宇(yǔ)宙是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么(me)？人类为(wèi)了(le)寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的(de)长期实验(yàn)，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除了一个地携手三十七年风雨兼程下一句是什么 三十年风雨兼程下一句方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道出(chū)现(xiàn)异(yì)常，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的(de)异(yì)常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的存(cún)在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大(dà)天文成(chéng)就的(de)例子。但是(shì)这些发(fā)现都(dōu)是在恒(héng)星(xīng)系统的尺(chǐ)度(dù)当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到(dào)星系或者是星团(tuán)的(de)尺度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星系团的(de)质量。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一(yī)起。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定(dìng)其质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度(dù)学的(de)质量(liàng)"，需(xū)要的(de)数据(jù)是测(cè)量各(gè)个星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的(de)计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的各(gè)个星系相对于(yú)星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这(zhè)些(xiē)可见星系的质(zhì)量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将它(tā)们束缚在星(xīng)系团(tuán)内的(de)，它们(men)早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团之外(wài)了(le)，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的(de)力(lì)量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这(zhè)样部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特(tè)在观测仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但是他们观(guān)测的结果却让人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离(lí)的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在(zài)，这种方法就是(shì)测量星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常(cháng)的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系(xì)中心更远距(jù)离(lí)的氢元素，发现它们的(de)旋转速度(dù)并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳(yáng)系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物(wù)质的(de)引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也(yě)会出(chū)现速度上的(de)微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现了(le)一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是(shì)星系当中存(cún)在(zài)的恒星(xīng)数(shù)量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则(zé)就(jiù)会分崩(bēng)离析(xī)。但是科(kē)学家们使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了(le)40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之(zhī)后(hòu)，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物(wù)质(zhì)和力学定律来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一(yī)个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近(jìn)没有任(rèn)何(hé)星(xīng)系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就是(shì)人类(lèi)对(duì)引力的理解还不够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力(lì)之间的相互作用则(zé)是(shì)不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部(bù)场效应的(de)概念(niàn)，指的是(shì)在数百(bǎi)万(wàn)光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在(zài)的物理定律(lǜ)进(jìn)行修(xiū)正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们(men)大部分的(de)普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体的相互作用(yòng)就会(huì)导(dǎo)致温度的(de)急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们(men)通过什(shén)么来验证它的(de)质量区域到底是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一(yī)张全彩的(de)高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们地(dì)球上的观(guān)测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对(duì)子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)观(guān)测的时候，发(fā)现它的大质量(liàng)区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在(zài)两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透(tòu)镜研究也(yě)被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的携手三十七年风雨兼程下一句是什么 三十年风雨兼程下一句光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波(bō)辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分(fēn)表示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域，但实际上它(tā)们(men)之(zhī)间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对(duì)前景背(bèi)景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和(hé)标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形看起来不(bù)应(yīng)该是(shì)这(zhè)样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着(zhe)。

用(yòng)了(le)一个简单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地解释了(le)很多不同的(de)观(guān)测结果。而暗物质的(de)本质就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子(zi)的存在(zài)，就(jiù)相当于找到了(le)暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了(le)数十(shí)种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需要的实(shí)验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次(cì)的(de)实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了(le)一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室(shì)，这(zhè)个(gè)实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的(de)探(tàn)测器(qì)，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科学家声称(chēng)观测到(dào)了(le)某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是(shì)理论上(shàng)地球(qiú)穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员们(men)所(suǒ)观测(cè)到的周(zhōu)期性(xìng)信(xìn)号。当(dāng)然也可能(néng)有其他的(de)情况，造(zào)成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的(de)差异也可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的数量也符(fú)合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的(de)非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提供相应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用(yòng)途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背(bèi)后的(de)奥秘(mì)，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体物理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们(men)极有可(kě)能拥有(yǒu)另(lìng)一(yī)种神秘的(de)效(xiào)应(yīng)，这种暗(àn)物(wù)质效(xiào)应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞(dàn)生(shēng)，或(huò)者说是(shì)生命进(jìn)化的一个(gè)重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论(lùn)得(dé)到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行(xíng)星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到(dào)暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉(jué)得暗(àn)物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞(zàn)，你的(de)支持(chí)是我更新的动力！

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